Los cerebros de las hormigas son órganos increíblemente sofisticados que les permiten coordinar patrones de comportamiento complejos, como la organización de colonias. Ahora, un grupo de investigadores dirigido por Christian Gruber del Instituto de Farmacología de MedUni Viena ha desarrollado un método que les permite estudiar la química del cerebro de las hormigas y obtener información sobre los procesos neurobiológicos de los insectos. Los hallazgos podrían ayudar a explicar la evolución del comportamiento social en el reino animal y arrojar luz sobre la bioquímica de ciertos sistemas hormonales que se han desarrollado de manera similar tanto en hormigas como en humanos. Para el estudio, los investigadores utilizaron una combinación de imágenes de espectrometría de masas de alta resolución (MSI) y tomografía microcomputarizada (µCT) para mapear la distribución tridimensional de neuropéptidos en los cerebros de dos especies de hormigas: la hormiga cortadora de hojas (Atta sexdens ) y la hormiga negra de jardín (Lasius niger).
Investigadores de MedUni Viena, el Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen y la Universidad de Bremen han desarrollado un nuevo método para estudiar los cerebros de los insectos sociales, que miden solo unos pocos milímetros de tamaño. En el futuro, su enfoque podría desempeñar un papel decisivo en la investigación de procesos neurobiológicos fundamentales. El método integra datos químicos tridimensionales en un modelo anatómico de alta definición, lo que permite una visualización imparcial de la neuroquímica 3D en su entorno anatómico particular. Publicado en la revista PNAS Nexus, el estudio mostró que algunos péptidos de hormigas, como los péptidos relacionados con la taquiquinina TK1 y TK4, están ampliamente distribuidos en muchas áreas del cerebro de ambas especies, mientras que otros péptidos, incluida la miosupresina, solo se encuentran en particular. regiones. Los investigadores también notaron diferencias entre las dos especies: se encontró una gran cantidad de péptidos en el lóbulo óptico de L. niger, pero solo se identificó uno (un péptido similar a ITG) en la misma región en A. sexdens.
La característica clave del nuevo método es que se utiliza un enfoque correlativo para analizar los datos. Esto significa que los mapas 3D de la distribución de neuropéptidos y los modelos anatómicos 3D se cotejan con precisión, generando dos mapas que ayudan a navegar por los cerebros de las hormigas. Cada mapa contiene información diferente, que es fundamental para estudiar órganos con alta plasticidad, como los cerebros de los insectos sociales, que son particularmente difíciles de analizar debido a la compleja división del trabajo y el sistema de castas en las colonias de hormigas. Sobre la base de estudios previos de imágenes de MS de neuropéptidos en sistemas modelo de invertebrados, este enfoque representa un método prometedor para estudiar procesos neurobiológicos fundamentales mediante la visualización de neuroquímica 3D sin distorsiones en su propio entorno anatómico complejo.
“Estos hallazgos tienen el potencial de alterar fundamentalmente la forma en que estudiamos procesos neurobiológicos complejos. Nuestro método abre nuevas perspectivas cuando se trata de observar los cerebros de los insectos sociales más de cerca y comprender mejor el funcionamiento de los sistemas nerviosos donde la química y la anatomía están totalmente armonizadas”, comentó el autor principal Benedikt Geier, quien trabajó junto con la coautora principal Esther Gil. Mansilla. “En términos de neurobiología, las hormigas son una especie modelo. Debido a las estructuras extremadamente complejas de las colonias de hormigas, este método podría aplicarse en el futuro para comprender varios factores, incluida la evolución del comportamiento social en el reino animal o la bioquímica de ciertos sistemas hormonales que se han desarrollado de manera similar. tanto en hormigas como en humanos”, informó Christian Gruber.